존슨콘트롤즈가 초저GWP 냉매정책 전환에 적극 대응하고 있어 주목받고 있다.
초저GWP냉매로 분류되는 HFO냉매가 개발된 것은 지속가능성을 위해 GWP가 낮은 냉매를 통해 탄소발생량을 줄이기 위한 것이다. 지구온난화효과를 계수화한 총등가온난화영향(TEWI: Total Equivalent Warming Impact)은 냉동기 사용 시 간접 배출과 직접 배출에 영향을 받는다.
간접 배출은 냉동기가 사용하는 에너지의 종류와 사용량에 따라 지구온난화에 영향을 끼치는 것을, 직접 배출은 냉매를 냉동기 충전 시 혹은 사용 중 발생한 누설로 대기 중 직접 배출돼 온난화에 영향을 끼치는 것을 말한다.
존슨콘트롤즈는 초저GWP냉매를 적용한 제품을 출시할 경우 TEWI 영향을 고려해 GWP가 낮으면서도 에너지효율이 기존과 동일하거나 더욱 향상된 제품을 통해 실질적인 탄소 배출 감소에 도움이 노력하고 있다.
냉매 선택 방향은
정부의 초저GWP 냉매정책 전환을 위해 사용자가 냉매를 선택할 시 고려해야 하는 사항이 △가용성 △경제성 △효율성 등이다.
가용성은 냉매를 쉽게 구할 수 있어야 한다는 의미다. 발주처 요청으로 HFO냉매 납기를 확인한 결과 냉매 제조사의 공급량 부족으로 공급이 불가할 수 있기 때문이다. 제한된 수량으로만 출시된 경우 생산을 늘리고 공급하는 데 그만큼 시간이 걸리기 때문이다. 결국 부족한 가용성은 기술자와 건물 소유주에게 부담을 준다.
HFC냉매에서 HFO냉매로 변경할 경우 HFO냉매와 냉동기가격이 높기 때문에 경제성이 떨어져 사용자의 적극적인 구매로 이어지지 않고 있다. 특히 산업용의 경우 냉동기와 냉매의 수량이 많기 때문에 예산 압박이 클 수 있다. 초저GWP 냉매 법규를 개정할 경우 사용자가 설계 및 예산을 확보할 수 있는 계도기간이 반드시 필요하다.
탄소배출량은 냉매누설을 통한 직접 배출일 때 보다 에너지를 생산과 소비하면서 필요한 간접 배출일 때가 훨씬 크다. 실제 탄소배출량을 계산할 수 있는 TEWI 계산을 통해 냉동기의 에너지효율을 저해하지 않고 초저GWP냉매 전환이 가능해야 한다.
연구자료 따르면 실제로 전체 TEWI 중 직접 배출영향은 5%인데 반해 간접 배출 영향력은 95%에 달한다. 이에 따라 냉동기에 GWP가 낮은 냉매를 적용하면 직접 배출은 줄일 수 있지만 효율이 떨어질 경우 에너지를 더 많이 사용해 간접 배출이 늘어나면서 전체 탄소배출량이 증가하게 된다. 여기서 효율은 총 운전시간의 1%를 차지하는 100% 부하의 COP가 아니라 99%를 차지하는 부분부하 효율(NPLV)을 뜻한다.
초저GWP냉매 적용 냉동기 출시
존슨콘트롤즈는 초저GWP냉매를 적용한 다양한 냉동기를 출시하고 있다.
대표적인 제품인 ‘YORK® YZ 마그네틱 베어링 수냉식 인버터 터보냉동기’는 150RT(530kW)~2,020RT(7104kW) 라인업을 갖추고 있다. 특허인 용량제어 신기술인 ‘가이드베인 없는 용량제어’ 기술과 인버터를 적용해 냉동기 중 최고의 부분부하 효율(NPLV) 12을 달성해 에너지 사용량을 최소화했다.
존슨콘트롤즈의 관계자는 “결과적으로 HFO냉매 사용과 에너지사용량을 절감하고 직·간접 배출을 모두 낮춰 TEWI를 기존 자사 제품대비 최대 35%까지 절감했다”라며 “또한 마그네틱 베어링을 적용해 오일 윤활시스템이 불필요해 유지보수비도 혁신적으로 절감할 수 있을 뿐만 아니라 저압냉매로 고압가스의 인허가 검사도 불필요하다”고 밝혔다.
존슨콘트롤즈는 최근 기존 R134a냉매와 동일한 성능을 유지하는 HFO냉매 R1234ze를 적용한 신제품 ‘YORK® YVFA 공랭식 프리쿨링 스크루 냉동기’를 출시했다.
이번 신제품의 용량범위는 115RT(400kW)~500RT(1,340kW)로 최저 -28℃에서 최고 46℃의 외기조건과 10~100%의 부하조건에서도 효율적으로 운전이 가능토록 설계됐다. 인버터 압축기와 인버터 응축기 팬 기술을 적용해 AHRI인증을 획득해 모든 성능 데이터를 AHRI 표준 550/590을 기준으로 보장한다.
프리쿨링 냉동기의 가장 큰 장점은 외기온도 변화에 따라 냉동기가 자동으로 프리쿨링운전이 가능해 별도의 이코노마이저나 복잡한 빌딩자동제어(BAS)없이 연중 에너지절감을 최소화한 운전이 가능하다.
기존 냉매 R410A를 사용하는 냉동기보다 GWP가 78% 감소한 R454B를 채택하면서도 부분부하 성능을 4.5% 개선한 ‘YORK® YLAA 공랭식 스크롤 냉동기’도 주력제품 중 하나다.
용량 범위는 40RT(140kW)~230RT(800kW)로 2개의 독립적인 회로 구성으로 부분적인 리던던시 확보가 가능하고 판형 증발기와 마이크로 채널 응축기를 통해 전부하 및 부분부하에서 미국공조냉동공학회(ASHRAE)의 성능기준을 만족하거나 초과한다. 냉수 출구온도의 경우 브라인을 적용할 경우 최저 -12℃부터 히트리커버리 운전을 할 경우는 60℃까지 공급이 가능하다.
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